【虹色】虹が7色である理由を気象予報士が解説！
こんにちは、気象予報士のえいたつです
長かった雨が止み、ホッとして空を見上げたら綺麗な虹が出てて嬉しくなることありますよね
わたしも嬉しくなってついスマホで写真を撮ります
でも「なんで虹ってカラフルな7色なの？」と思いませんか
不思議ですよね
結論を言うと「白く見える太陽光が雨粒に入射し、各色の波長や屈折率の違いにより太陽光が7色に分光され人からは７色に見える」です
少しわかりにくいですよね、大丈夫です
「なるほど！」となるように順番にご説明していきます
国によって色が違う？
そもそも７色というは「日本では７色に見える」ということであり、国により色の認識が異なります
しかし世界中で見えている虹は当然同じものなので観測者が何色に見えているかの違いです
ちなみに8色や2色に見える地域もあるそうで不思議ですね
虹ができる理由は？
虹が見えるとは
虹は太陽光（白色の1色）が雨粒の水滴に入射し複数の色（７色）に分解されます
そして分解された太陽光を地上にいるわたしたちは虹として見えています
例えるなら
映写機という太陽が雨というスクリーンに当たり虹という映像を映している
ということですね
なぜ太陽光は分解（分光）されるのか？
ではなぜ太陽光（白色）はカラフルな色に分解されるのでしょうか？
それは水滴が色を分解するプリズムの役目をするためです
（プリズムとは三角柱の器具であり色を分解することができる）
そして太陽光とは目に見える可視光線です
可視光線の中にはたくさんの色が含まれており、それぞれの色はまっすぐ進んでいるわけではなく波長と呼ばれる波の性質があります
波長は紫が３８０nm（ナノメートル）で短く、赤が７８０nmで長い
この範囲が目に見える可視光線域（太陽光）になります
紫の左隣３８０nm以下付近は近紫外線、赤の右隣７８０nm以上付近は遠赤外線になります
波の長さの違い↓
出典：https://www.kogures.com/hitoshi/webtext/index.htmlhttps://www.kogures.com/hitoshi/webtext/index.html
出典：気象の図鑑
著者名：岩槻秀明・今井明子
お話しした通り、それぞれの色の波長の長さは異なり
「赤は長く、紫は短い」
それに伴い雨粒の中で曲がる屈折率も「波長が長い赤は小さく、波長が短い紫は大きい」という特徴があります
太陽光が水滴に入射し波長の違いで屈折率も変わり奥で反射、そして出ていく時も屈折率の違いにより出ていく角度の差が開き分光します
これにより人は太陽光が差す方向（対日点）から周囲40度に帯状のカラフルな事象（虹）を見ることができます
虹が発現する環境が同じであっても隣にいる人と自分が見ている虹は同じではありません
虹が見れるチャンスは？
虹は「雨上がりに太陽を背にしてスクリーンとなる雨粒がある方を見ると見えます」
突然ではなく事前に見たい場合はリアルタイムで雨雲の動きがわかる気象庁の「降水ナウキャスト」などを活用すると虹が予測できるかもしれません
時間帯は太陽高度の低い朝か夕方の方が見えやすい
また人工的に虹を作ってみたい時は
太陽を背にして霧吹きでシュッシュッ吹くと見えます
ダブルレインボー
これはわたしが撮影した時の虹ですが、通常の虹（主虹、しゅこう）とは別に上にもう１つの虹（副虹、ふくこう）が見えます
主虹は対日点に対し40度ですが、副虹は50度の位置に発現し色の並びは主虹とは逆になっており色も薄いのが特徴
主虹は雨粒の上から入射し下側から出ていきますが、副虹は下から入射し上側から出ていきますので色も反対になります
そして主虹の反射が1回なのに対し副虹は2回反射するため色が薄くなります
主虹の外側が暗く、相対的に内側が明るく見えます
主虹と副虹の暗い部分を「アレキサンダーの暗帯」と呼びます
主虹の内側と副虹の外側に光が集まるため、その間の空が暗く見える。ですが暗帯部分の明るさが本来の空の明るさです
他にもある！虹の仲間たち
出典：ウェザーニュース（https://weathernews.jp）
↓下記画像は筆者撮影
彩雲
ハロと幻日
ブロッケン現象
- ハロ（日暈）
空に浮かぶ小さな氷晶に太陽光が屈折し太陽の周りに輪になる
ベール状に薄く広がる雲（巻層雲）の時にでき、この後の天気は降り坂 - 彩雲
いわし雲（巻積雲）や羊雲（高積雲）が太陽の近くにある時に見られる - 幻日
太陽の左右両側に出現する明るい光 - ブロッケン現象
太陽を背にして立ったとき前方の霧や雲に自分の影が巨大に写り、その周囲に虹の光環が現れる - 環天頂アーク
虹のように鮮やかで、朝や夕方の太陽高度が低い時に真上の空に発生 - 環水平アーク
夏の正午ごろ 太陽の下の方にできる珍しい現象で虹模様の帯
見てみたいですね
他にもたくさんありますが、普段生活している中である日突然会えたらラッキーですね。
まとめ
いかがだったでしょうか？
虹が７色である理由をまとめると
- 太陽光（可視光線）が差す方向（対日点）の周囲４０度付近でにある雨粒に当たる
- 雨粒の中でそれぞれの色が屈折率の違いにより分光し雨粒の奥で反射、屈折し雨粒の下側から光が出る
- 地上にいる人の目に７色に分光した光が届く
色の種類は国や地域によって変わりますが、わたしも小さい頃から「虹は７色」と知識として知っていただけなので実際に観測したわけではありません
また機会があれば「本当に７色なのかな？」と疑って虹の色を数えてみるのも楽しそうですね
今回はここまでです
最後まで読んでいただきありがとうございました！
